1.3. Исторические предпосылки появления теории сжатия импульсов
Принцип согласованной фильтрации был сформулирован в результате поисков теоретического критерия, который позволил бы независимо от практических ограничений оценить качество функционирования импульсных радиолокационных систем. Приблизительно в это же время инженеры, столкнувшись с недостатками реальных радиолокаторов периода второй мировой войны, обратились к исследованию методов, которые бы позволили улучшить характеристики радиолокаторов (в эту группу уходили некоторые всемирно известные физики и специалисты по математической теории цепей, которые в соответствии с требованиями военного времени занимались созданием радиолокационных систем). В ходе войны по мере развития и совершенствования методов обработки радиолокационных сигналов становилось очевидным, что главным препятствием на пути радикального улучшения функционирования радиолокаторов является ограничение по мощности передатчиков, которые использовались в радиолокационных системах.
Эта проблема имела двойственный характер. Пиковая мощность, которая могла быть получена с помощьк? существовавших передающих ламп, была ограничена, а, кроме того, даже если бы в тот момент можно было получить большую мощность, многие из элементов передатчика не могли бы работать при более высоких уровнях мощности, чем те, на которые в то время они рассчитывались. Прямое решение проблемы лучшего использования возможностей передающих ламп при ограниченной пиковой мощности состоит в использовании импульсов большей длительности. Однако на этом пути возникает конфликт в связи с требованием систематического улучшения разрешающей способности радиолокатора, необходимой для таких целей, как картографирование земной поверхности или разрешение отдельных целей при наблюдении больших групп самолетов. Таким образом, самый простой и очевидный путь преодоления ограничений системы по мощности оказался неприемлемым именно в той области, где имелась наибольшая необходимость.
Метод решения рассмотренной выше двойственной проблемы был предложен несколькими учеными [7—11]. Существо этого метода заключалось в использовании при передаче импульса большой длительности, несущая частота которого изменялась бы внутри импульса по линейному закону. Интуитивно ясно, что это должно приводить к появлению зависимости между временем и частотой, которая должна использоваться в радиолокационном приемнике. Для обработки такого сигнала был предложен фильтр, имеющий линейную характеристику зависимости времени задержки от частоты. При этом, очевидно, величина задержки для одного края принимаемого импульса будет больше, чем для другого края, что приведет к сжатию сигнала во времени и увеличению его пиковой амплитуды (см. рис. 6.19). Вынесение каких-либо заключений о приоритете при формулировке основной идеи принципа сжатия импульса выходит за пределы настоящей работы. Однако тот факт, что ученые, работавшие самостоятельно и находившиеся далеко друг от друга, нашли более или менее идентичное решение общей проблемы, сам по себе достаточно красноречив.
Принцип сжатия импульса был сформулирован слишком поздно, чтобы как-то повлиять на технический уровень вооружения, использовавшегося во время второй мировой войны. Добавим также, что в то время не были еще созданы специальные типы ламп, такие, как высокомощные клистроны, которые требовались для практической реализации этих интересных методов. Таким образом методы обработки радиолокационных сигналов, использующие сжатие импульса, остались лежать в досье патентных бюро как любопытные предложения, оставшиеся в наследие от военного времени.
Однако по мере развития техники необходимые элементы передающих устройств были в конце концов разработаны, и в связи с этим в среде специалистов возродился интерес к перспективным принципам сжатия импульсов и согласованной фильтрации. В результате к началу 50-х годов уже несколько наиболее крупных лабораторий начали осуществлять программы исследований, посвященных внедрению в практику принципов сжатия импульсов [12—15].
